Meriveden koostumus

Meriveden geokemiallinen tasapaino ajassa

Meriin vuosittain liuoksessa kulkeutuvat 3,9 × 109 tonnia ovat vain pieni murto-osa valtamerten liuoksessa olevan aineen kokonaismäärästä. Kun se kuitenkin integroidaan koko geologiselle ajalle, yli 4 × 109 vuodelle, se ylittää huomattavasti nykyistä liuenneen aineen määrää. Osa aineksesta, erityisesti natriumkloridi, on tietysti syklistä, se kiertää meristä maalle aerosoleina ja sulautuu merten sedimenttikiviin ja lopulta suurelta osin palautuu valumana takaisin valtameriin.

Goldschmidt teki mielenkiintoisen laskelman meriveden geokemiallisesta tasapainosta. Sedimenttikivien määrän ja koostumuksen perusteella hän arvioi, että geologisen ajan eroosio oli ollut noin 160 kilogrammaa magmakiveä maapallon pinnan neliösenttimetriä kohti. Yhdistämällä tämän luvun meriveden määrään neliösenttimetriä kohti, joka on 273 kilogrammaa, hän sai tulokseksi 600 grammaa erodoitunutta magmakiveä meriveden kilogrammaa kohti. Olettaen, että nämä 600 grammaa olivat menneet kokonaan liuokseen (luonnollisesti karkea yksinkertaistus, mutta rajoittava), hän laati taseen eri alkuaineiden valtameriin mahdollisesti syötettyjen määrien ja todellisuudessa esiintyvien määrien välille. Osa näistä luvuista esitetään taulukossa. Menetelmän puutteista huolimatta tulokset ovat varmasti merkittäviä laadullisessa mielessä. Joitakin alkuaineita – klooria, bromia, booria ja rikkiä – on merivedessä paljon enemmän kuin mitä eroosion avulla on voitu saada. Näiden ”ylenpalttisten” alkuaineiden lähteenä on todennäköisesti ollut vulkanismi ja siihen liittyvä magmaattinen toiminta. Halogenidit, sulfaatit ja boraatit laskeutuvat vulkaanisten kaasujen mukana ja kulkeutuvat liuoksena kuumiin lähteisiin. Fluorin suhteellinen väheneminen suhteessa klooriin merivedessä johtuu erittäin liukenemattomien fluoripitoisten yhdisteiden, pääasiassa apatiitin (kalsiumfluofosfaatti), saostumisesta. Natrium pysyy liuoksessa selvästi enemmän kuin kalium; jälkimmäinen reagoi sedimenttimateriaalien kanssa muodostaen liukenemattomia kaliumia sisältäviä silikaatteja, kuten illiittiä ja glaukonittia, joilla ei ole natriumia sisältäviä analogeja. Kalsium poistuu liuoksesta paljon tehokkaammin kuin strontium, ilmeisesti siksi, että eliöt käyttävät sitä. Goldschmidt huomautti, että monia erittäin myrkyllisiä alkuaineita, kuten arseenia ja seleeniä, on mahdollisesti toimitettu vaarallisia määriä. Niiden pitoisuudet pysyvät kuitenkin hyvin alhaisina, mikä johtuu oletettavasti tehokkaista poistumisprosesseista liukenemattomina yhdisteinä. Adsorptio saven ja rautaoksidien kolloidisiin hiukkasiin on todennäköinen prosessi.

Geologiset ja geokemialliset todisteet viittaavat siihen, että valtamerten vedet ovat, ja ovat olleet jo pitkään, tasaisessa tilassa, jossa niiden koostumus on olennaisesti muuttumaton. Maalta valuvan aineksen lisäys tasoittuu valtameren vesien sisäisillä tai valtameren vesien ja sedimenttimateriaalien välisillä reaktioilla, jolloin yksittäisten alkuaineiden pitoisuudet pysyvät olennaisesti vakioina. Se, kuinka pitkälle geologisessa ajassa tämä vakaa tila on säilynyt, on edelleen avoin kysymys. Useimpien merielämän muotojen olemassaolo kambrikaudelta nykypäivään viittaa siihen, että meriolosuhteet ovat olleet yhdenmukaiset viimeisten 600 000 000 vuoden aikana; sitä, kuinka pitkälle prekambrikaudelle tämä yhdenmukaisuus ulottui, on vaikeampi selvittää. Aikaisempi keskustelu prekambrikauden rautamuodostumista viittasi siihen, että ilmakehän koostumus saattoi olla hyvin erilainen noin 2 000 000 000 vuotta sitten, ja ilmakehän ja valtamerten koostumuksen huomattava keskinäinen riippuvuus viittaa siihen, että tämä on saattanut johtaa huomattaviin geokemiallisiin eroihin valtamerten vesissä.